Avaliação do equilíbrio de fases de misturas biodiesel e álcoois de cadeia curta com aplicação em motores ciclo diesel
The production and indiscriminate use of fossil fuels should decline in future decades because of global warming caused by the emission of gases that cause the greenhouse effect, which cause various climate dysfunctions. The diversification of the world's energy matrix involves the expansion...
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| Autor principal: | |
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| Outros Autores: | |
| Formato: | doctoralThesis |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52445 |
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Biodiesel Equilíbrio líquido-líquido UNIQUAC NRTL Diesel Álcoois Motor ciclo diesel CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA Bezerra, Jéssyca Kaenny de Andrade Avaliação do equilíbrio de fases de misturas biodiesel e álcoois de cadeia curta com aplicação em motores ciclo diesel |
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The production and indiscriminate use of fossil fuels should decline in future
decades because of global warming caused by the emission of gases that cause the
greenhouse effect, which cause various climate dysfunctions. The diversification of the
world's energy matrix involves the expansion and strengthening of renewable energy and
biofuels in order to combine energy security with sustainable development. Biodiesel is
a viable alternative to the use of diesel due to the similarity between its properties and
applications, without requiring any modification to internal combustion engines.
Biodiesel overlaps with fossil fuels due to its biodegradable, sustainable and
environmentally friendly character. This work presents the production of methyl biodiesel
using commercial soybean oil in a route operating with potassium hydroxide (KOH) in
order to obtain liquid-liquid balance (ELL) data and its applicability in a diesel cycle
engine. Initially, a comparison of equilibrium diagrams and an evaluation of
thermodynamic models were carried out between biodiesel (biodiesel + glycerol +
methanol) and methyl palmitate, an isolated biodiesel ester (methyl palmitate + glycerol
+ methanol). The results showed good dynamics for the UNIQUAC and NRTL models,
in addition to showing a diagram with an extensive biphasic region. In order to propose
new biofuel formulations, ELL studies in ternary systems were carried out containing
Alcohols + Biodiesel + Diesel, focusing on the use of biodiesel as a stabilizing additive
for alcohols in diesel mixtures, in other words, the miscibility of ternary systems was
investigated. Compliance of the phase equilibrium data was validated by the OthmerTobias and Hand anxieties. The distribution and selectivity coefficients calculated for the
immiscibility regions indicated that the increase in the carbon chain strengthens the
biodiesel solubility. The experimental data also correlated with the UNIQUAC and NRTL
thermodynamic models. Both models showed high agreement with the experimental data,
with deviation values (RMSD) lower than 1.78%. The liquid-liquid equilibrium data
obtained for the studied systems made it possible to obtain binary interaction parameters,
through the thermodynamic compatibility of equilibrium data using the UNIQUAC and
NRTL models. The obtained parameters can be applied to evaluate the conditions of
processes involving liquid liquidity through process simulators. Finally, a diesel engine
fed with fuel blended with biodiesel/methanol/n-butanol was employed to investigate the
effects of differences in fuel blend ratios and engine load on combustion characteristics
in terms of specific fuel consumption and thermal efficiency of the brake. Two 2³
experimental designs with the addition of three central points were carried out, evaluating
the effect of the variables, concentration of additives (methanol and n-butanol), molar
ratio (B/M) and potency. Load is the main factor affecting the specific fuel consumption
and thermal efficiency of the brake. |
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Barros Neto, Eduardo Lins de Bezerra, Jéssyca Kaenny de Andrade |
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ri-123456789-524452023-05-16T21:27:35Z Avaliação do equilíbrio de fases de misturas biodiesel e álcoois de cadeia curta com aplicação em motores ciclo diesel Evaluation of the phase equilibrium of biodiesel and short-chain alcohol blends with application in diesel cycle engines Bezerra, Jéssyca Kaenny de Andrade Barros Neto, Eduardo Lins de https://orcid.org/0000-0002-1883-3153 http://lattes.cnpq.br/8970682957783647 http://lattes.cnpq.br/2811639726261017 Lavoie, Jean Michel Lopes, Francisco Wendell Bezerra Medeiros, Gilson Gomes de Oliveira, Humberto Neves Maia de http://lattes.cnpq.br/7302633941782540 Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira Andrade, Maria Rosiane de Almeida Biodiesel Equilíbrio líquido-líquido UNIQUAC NRTL Diesel Álcoois Motor ciclo diesel CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA The production and indiscriminate use of fossil fuels should decline in future decades because of global warming caused by the emission of gases that cause the greenhouse effect, which cause various climate dysfunctions. The diversification of the world's energy matrix involves the expansion and strengthening of renewable energy and biofuels in order to combine energy security with sustainable development. Biodiesel is a viable alternative to the use of diesel due to the similarity between its properties and applications, without requiring any modification to internal combustion engines. Biodiesel overlaps with fossil fuels due to its biodegradable, sustainable and environmentally friendly character. This work presents the production of methyl biodiesel using commercial soybean oil in a route operating with potassium hydroxide (KOH) in order to obtain liquid-liquid balance (ELL) data and its applicability in a diesel cycle engine. Initially, a comparison of equilibrium diagrams and an evaluation of thermodynamic models were carried out between biodiesel (biodiesel + glycerol + methanol) and methyl palmitate, an isolated biodiesel ester (methyl palmitate + glycerol + methanol). The results showed good dynamics for the UNIQUAC and NRTL models, in addition to showing a diagram with an extensive biphasic region. In order to propose new biofuel formulations, ELL studies in ternary systems were carried out containing Alcohols + Biodiesel + Diesel, focusing on the use of biodiesel as a stabilizing additive for alcohols in diesel mixtures, in other words, the miscibility of ternary systems was investigated. Compliance of the phase equilibrium data was validated by the OthmerTobias and Hand anxieties. The distribution and selectivity coefficients calculated for the immiscibility regions indicated that the increase in the carbon chain strengthens the biodiesel solubility. The experimental data also correlated with the UNIQUAC and NRTL thermodynamic models. Both models showed high agreement with the experimental data, with deviation values (RMSD) lower than 1.78%. The liquid-liquid equilibrium data obtained for the studied systems made it possible to obtain binary interaction parameters, through the thermodynamic compatibility of equilibrium data using the UNIQUAC and NRTL models. The obtained parameters can be applied to evaluate the conditions of processes involving liquid liquidity through process simulators. Finally, a diesel engine fed with fuel blended with biodiesel/methanol/n-butanol was employed to investigate the effects of differences in fuel blend ratios and engine load on combustion characteristics in terms of specific fuel consumption and thermal efficiency of the brake. Two 2³ experimental designs with the addition of three central points were carried out, evaluating the effect of the variables, concentration of additives (methanol and n-butanol), molar ratio (B/M) and potency. Load is the main factor affecting the specific fuel consumption and thermal efficiency of the brake. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A produção e o uso indiscriminado dos combustíveis fósseis devem declinar nas décadas futuras em decorrência do aquecimento global provocado pela emissão dos gases causadores do efeito estufa, os quais causam severas disfunções climáticas. A diversificação da matriz energética mundial passa pela ampliação e fortalecimento das energias renováveis e dos biocombustíveis visando aliar segurança energética com desenvolvimento sustentável. O biodiesel é uma alternativa viável à utilização do diesel em razão da semelhança entre suas propriedades e aplicações, sem exigir qualquer modificação nos motores de combustão interna. O biodiesel se sobrepõe aos combustíveis fósseis em virtude do seu caráter biodegradável, sustentável e ambientalmente amigável. Neste trabalho foi apresentado a produção de biodiesel metílico utilizando óleo de soja comercial em rota homogênea com o hidróxido de potássio (KOH) com a finalidade de obter os dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) e sua aplicabilidade em um motor ciclo diesel. Inicialmente, uma comparação dos diagramas de equilíbrio e uma avaliação dos modelos termodinâmicos foram realizados entre o biodiesel (biodiesel + glicerol + metanol) e o metil palmitato, éster isolado do biodiesel (metil palmitato + glicerol + metanol). Os resultados apresentaram uma boa correlação aos modelos UNIQUAC e NRTL, além de evidenciarem um diagrama com uma extensa região bifásica. A fim de propor novas formulações de biocombustíveis, estudos de ELL em sistemas ternários foram realizados contendo Álcoois + Biodiesel + Diesel, enfocando o uso do biodiesel como aditivo estabilizador de álcoois em misturas de diesel, em outras palavras, foi investigado a miscibilidade dos sistemas ternários. A autenticidade dos dados de equilíbrio de fase foi validada pelas equações de Othmer-Tobias e Hand. Os coeficientes de distribuição e seletividade calculados para as regiões de imiscibilidade indicaram que o aumento da cadeia carbônica fortalece a solubilidade do biodiesel. Os dados experimentais também se correlacionaram com os modelos termodinâmicos UNIQUAC e NRTL. Ambos os modelos apresentaram alta concordância com os dados experimentais, com valores de desvio (RMSD) inferiores a 1,78%. Os dados de equilíbrio líquido-líquido obtidos para os sistemas estudados possibilitou a obtenção de parâmetros de interação binária, através da consistência termodinâmica dados de equilíbrio pelo uso dos modelos UNIQUAC e NRTL. Os parâmetros obtidos podem ser aplicados para avaliar as condições de processos envolvendo extração líquido-líquido através de simuladores de processos. E, por fim, o motor diesel alimentado com combustível misturado com biodiesel/metanol/n-butanol foi empregado para investigar os efeitos de diferentes proporções de mistura de combustível e carga do motor nas características de combustão em termos de consumo específico de combustível e eficiência térmica do freio. Dois planejamentos experimentais 2³ com a adição de três pontos centrais foram realizados, avaliando o efeito das variáveis, concentração de aditivos (metanol e nbutanol), razão molar (B/M) e potência. A carga é o principal fator que afeta o consumo específico do combustível e a eficiência térmica do freio. 2023-05-16T21:26:51Z 2023-05-16T21:26:51Z 2023-03-11 doctoralThesis BEZERRA, Jéssyca Kaenny de Andrade. Avaliação do equilíbrio de fases de misturas biodiesel e álcoois de cadeia curta com aplicação em motores ciclo diesel. Orientador: Eduardo Lins de Barros Neto. 2023. 124f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52445 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA |